붙였다 뗐다 ‘스티커형 디스플레이’ 기술개발
국내 연구팀이 스티커처럼 붙이고 떼면서 사용이 가능한 디스플레이용 전해질 소재기술을 개발했다. 1회용, 모바일, 웨어러블용 디스플레이 및 표시장치 등에 신규 시장을 창출할 것으로 기대된다.
전해질은 배터리, 전기도금, 전자소재 및 디스플레이에 적용 가능한 기능성 소재다. 주로 극성 용매에 녹여 액체 상태로 사용한다. 액체 상태의 전해질은 이온 전도도가 높지만 소자에 적용할 경우 누수 위험이 있어 정밀한 패키징 공정이 필요하다. 유연성을 확보하기 어려운 단점도 있다.
재료연구소 표면기술연구본부 홍기현 선임연구원, 린하대학교 화학공학과 이근형 교수, 포항공대 신소재공학과 이종람 교수 공동연구팀은 기존 액체 전해질 소재의 한계 물성을 극복하기 위해 이온성 액체, 고분자 지지체, 발광 염료를 혼합했다. 그 결과 우수한 기계적 강도와 높은 이온 전도도가 확보된 젤 형태의 전해질 소재를 만들 수 있었다.
젤 전해질 소재는 액체 상태가 아닌 젤 타입의 고체 전해질 형태로 기계적 강도가 우수하며 표면에 점성을 띠고 있어 다양한 기판에 탈부착이 가능하다.
새롭게 개발한 소재를 전도성 기판에 부착해 교류전압 가하면 젤 전해질에 도핑된 발광 염료의 산화·환원반응으로 인해 1㎡당 최대 100칸델라(cd)의 빛을 얻을 수 있다. 직류전압을 가하면 전해질과 전극 간 전기화학반응으로 인해 에너지의 충·방전이 가능한 슈퍼 캐패시터(축전기)의 특성을 보였다. 연구성과는 소재 및 과학분야 국제 저널인 ‘어드밴스드 에너지 머테리얼스’와 ‘사이언티픽 리포트’ 온라인판에 게재됐다.
현재 TV, 모니터, 휴대폰 등 디스플레이시장은 OLED, LCD, 양자점 디스플레이 소자들이 상용화돼 다양하게 활용되고 있다. 기존 소자들은 해상도가 높고 응답속도가 빠르며 디스플레이로 우수한 성능을 보이지만 제조공정이 복잡하고 비용이 높아 저가형 디스플레이, 단순 표시장치에는 적합하지 않다.
홍 선임연구원은 “이 기술이 상용화되면 기존 디스플레이 기술로 구현이 어려웠던 신개념의 스티커형 디스플레이 제작이 가능하고 전해질의 이온 전도 특성을 이용한 에너지 소자로의 응용이 가능하다”며 “이를 바탕으로 다양한 플렉서블/웨어러블, 모바일 헬스케어 기기에 적용해볼 수 있다”고 말했다.
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